Información detallada de curso

1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: FIS 1040 - FISICA CALOR ONDAS
División Académica: División de Ciencias Básicas Departamento Académico: Dpto. Física MAT 4011 Calificación mínima de 3.0 y FIS 1030 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 4.000 Horas de Teoría 0.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría El nivel de presentación de este curso es el básico y se desarrolla en tres partes. La primera parte comprende el estudio de las oscilaciones, las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas. La segunda parte comprende el calor y la termodinámica. La tercera parte incluye un panorama sintético sobre relatividad especial e introducción a la física cuántica. 3. JUSTIFICACIÓN La importancia de esta asignatura se debe a la utilidad que su conocimiento presta al estudiante, por la formación metodológica y científica que le brinda y porque le sirve de soporte para algunas asignaturas del área profesional de Ingeniería, además contribuye al desarrollo de competencias básicas del ingeniero como son la interpretación, el análisis, la relación de información, la identificación de problemas y la interacción. 4. OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL A través de esta asignatura se pretende que el estudiante desarrolle competencias básicas de pensamiento para interpretar de manera crítica, libre y con una visión universal, los fenómenos físicos relacionados con las oscilaciones, las ondas, el calor y la física moderna. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS -Interpretar los conceptos y leyes básicas de las oscilaciones, las ondas, la termodinámica y la física moderna para aplicarlos en la resolución de problemas físicos y de incidencia en la ingeniería. -Utilizar las competencias y habilidades de pensamiento adquiridas en el curso para el análisis crítico de una situación física problemática, teniendo en cuenta el siguiente esquema: análisis físico, análisis gráfico, explicación del procedimiento, uso y simplificación de unidades, desarrollo matemático y resultado. -Sustentar en forma oral y escrita ante sus compañeros un tema libre acorde con los contenidos del curso. -Realizar el análisis dimensional de las distintas variables que se tratan en el curso. 5. METODOLOGÍA Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos. Exposición de los temas por parte del profesor (los cuales deben ser leídos previamente por los estudiantes), estimulando la participación del estudiante por medio de preguntas-guía y problemas modelos. Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas y problemas modelos. Asignación de lecturas complementarias, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase mediante foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión. Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de ellas a criterio del profesor. Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB de la asignatura, y eventualmente, a criterio del profesor, se podrán desarrollar módulos en AULA VIRTUAL. 6. MEDIOS Básicamente en el curso se utilizarán: Tablero, marcadores, texto guía y la calculadora científica. Periódicamente se colocarán en el catálogo WEB de la asignatura problemas resueltos como ilustración y propuestos para trabajo independiente de los estudiantes. Ocasionalmente se usarán los recursos audiovisuales con que cuenta la Universidad. 7. CONTENIDO UNIDAD No. 1: OSCILACIONES 1.1 Movimiento armónico simple (M.A.S.) 1.2 Energía en el movimiento armónico simple. 1.3 Péndulos. 1.4 Oscilaciones amortiguadas. 1.5 Oscilaciones forzadas y resonancia. UNIDAD No. 2: ONDAS MECÁNICAS 2.1 Tipos de ondas mecánicas. 2.2 Ondas periódicas. 2.3 Descripción matemática de una onda. 2.4 Rapidez de una onda en una cuerda. 2.5 Energía del movimiento ondulatorio. 2.6 interferencia de ondas, condiciones de frontera y Superposición. 2.7 Ondas estacionarias en una cuerda. 2.8 Modos normales de una cuerda. UNIDAD No. 3: ONDAS SONORAS 3.1 Ondas sonoras: Onda de desplazamiento y onda presión. 3.2 Rapidez de las ondas sonoras. 3.3 Intensidad de las ondas sonoras. Escala decibélica. 3.4 Ondas sonoras estacionarias y modos normales. 3.5 Interferencia de ondas. 3.6 Pulsaciones. 3.7 Efecto Doppler. UNIDAD No. 4: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 4.1. Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas. 4.2. Ondas electromagnéticas planas. 4.3. Energía de las ondas electromagnéticas. 4.4. Espectro electromagnético. UNIDAD No. 5: TEMPERATURA y CALOR 5.1. Temperatura, equilibrio térmico y ley cero de la termodinámica. 5.2. Termómetros y las escalas de temperatura. 5.3. Termómetro de gas y la escala Kelvin. 5.4. Expansión térmica. 5.5. Cantidad de calor y calor específico. 5.6. Calorimetría y cambios de fase. 5.7. Mecanismos de transferencia de calor. UNIDAD No. 6: PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA MATERIA 6.1. Ecuaciones de estado: Variables de estado - ecuaciones de estado Ecuación de estado del gas ideal. 6.2. Modelo cinético molecular del gas ideal. 6.3. Calores específicos. 6.4. Calores específicos de los gases. 6.5. Equipartición de la energía. 6.6. Calor específico de un sólido. UNIDAD No. 7: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA 7.1. Sistemas termodinámicos. 7.2. Trabajo al cambiar el volumen. 7.3. Trayectoria entre estados termodinámicos. 7.4. Energía interna y la primera ley. 7.5. Tipos de procesos termodinámicos. 7.6. Energía interna del gas ideal. 7.7. Calores específicos del gas ideal. 7.8. Proceso adiabático del gas ideal. UNIDAD No. 8: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÀMICA 8.1. Dirección de los procesos termodinámicos. 8.2. Máquinas de calor. 8.3. Motores de combustión interna. 8.4. Refrigeradores. 8.5. La segunda ley de la termodinámica. 8.6. El ciclo de Carnot. 8.7. El ciclo de Carnot y la segunda ley de la termodinámica. UNIDAD No. 9: INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA CUÁNTICA 9.1. Cuantización de la radiación electromagnética. Hipótesis de Planck. El efecto fotoeléctrico. 9.2. El átomo de Bohr. Modelo Planetario. Espectros atómicos. Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno. Series espectrales del hidrógeno. 8. EVALUACIÓN Primer parcial: 25% Segundo parcial: 25% Tercer parcial: 25% Examen final: 25% 9. BIBLIOGRAFÍA Sears-Zemansky-Young-Freedman. Física universitaria. 11 ed. Addison Wesley Longman. Vol. 1. 2004. Benson Harris. Física Universitaria. Vol. 1.CECSA Halliday, Resnick, Krane. Física. 5a. ed. México: CECSA. 2002. Alonso M. y Finn E. Física. México: Pearson Educación. 2000. Serway- Beichner. Física 5ª ed. México: McGraw-Hill, 2000 Tomo I Acosta-Cowan, curso de Física Moderna. México: HARLA, 1980 Paul A. Tipler, Physics for scientists and engineers. Fourth Edition. W.H. freeman and company/worth publishers. James S. Walker. Caos: Un desorden ordenado. Capítulo 12 del texto Tipler Paul. Física Vol. 1 3ra Edición. Editorial Reverté. Jack L. Filnner. Ondas sísmicas. Capítulo 14 del texto Tipler Paul. Física Vol. 1 3ra Edición. Editorial Reverté.. Láseres. Capítulo 19 del texto Benson, Harris. Física Vol. 2 2da Edición. Editorial CECSA. Microscopios electrónicos. Capítulo 20 del texto Benson, Harris. Física Vol. 2 2da Edición. Editorial CECSA

Código y Nombre de la Asignatura: FIS 1040 - FISICA CALOR ONDAS

División Académica: División de Ciencias Básicas
Departamento Académico: Dpto. Física
MAT 4011 Calificación mínima de 3.0 y FIS 1030 Calificación mínima de 3.0
Número de créditos:
Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado):
4.000 Horas de Teoría
0.000 Horas de Laboratorio
Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado
Tipos de Horario: Teoría

El nivel de presentación de este curso es el básico y se desarrolla en tres partes. La primera parte comprende el estudio de las oscilaciones, las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas. La segunda parte comprende el calor y la termodinámica. La tercera parte incluye un panorama sintético sobre relatividad especial e introducción a la física cuántica.

3. JUSTIFICACIÓN

La importancia de esta asignatura se debe a la utilidad que su conocimiento presta al estudiante, por la formación metodológica y científica que le brinda y porque le sirve de soporte para algunas asignaturas del área profesional de Ingeniería, además contribuye al desarrollo de competencias básicas del ingeniero como son la interpretación, el análisis, la relación de información, la identificación de problemas y la interacción.

4. OBJETIVOS

4.1. OBJETIVO GENERAL
A través de esta asignatura se pretende que el estudiante desarrolle competencias básicas de pensamiento para interpretar de manera crítica, libre y con una visión universal, los fenómenos físicos relacionados con las oscilaciones, las ondas, el calor y la física moderna.

4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-Interpretar los conceptos y leyes básicas de las oscilaciones, las ondas, la termodinámica y la física moderna para aplicarlos en la resolución de problemas físicos y de incidencia en la ingeniería.
-Utilizar las competencias y habilidades de pensamiento adquiridas en el curso para el análisis crítico de una situación física problemática, teniendo en cuenta el siguiente esquema: análisis físico, análisis gráfico, explicación del procedimiento, uso y simplificación de unidades, desarrollo matemático y resultado.
-Sustentar en forma oral y escrita ante sus compañeros un tema libre acorde con los contenidos del curso.
-Realizar el análisis dimensional de las distintas variables que se tratan en el curso.

5. METODOLOGÍA

Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos.

Exposición de los temas por parte del profesor (los cuales deben ser leídos previamente por los estudiantes), estimulando la participación del estudiante por medio de preguntas-guía y problemas modelos.
Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas y problemas modelos.
Asignación de lecturas complementarias, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase mediante foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión.
Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de ellas a criterio del profesor.
Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB de la asignatura, y eventualmente, a criterio del profesor, se podrán desarrollar módulos en AULA VIRTUAL.

6. MEDIOS

Básicamente en el curso se utilizarán:
Tablero, marcadores, texto guía y la calculadora científica.
Periódicamente se colocarán en el catálogo WEB de la asignatura problemas resueltos como ilustración y propuestos para trabajo independiente de los estudiantes.
Ocasionalmente se usarán los recursos audiovisuales con que cuenta la Universidad.

7. CONTENIDO

UNIDAD No. 1: OSCILACIONES
1.1 Movimiento armónico simple (M.A.S.)
1.2 Energía en el movimiento armónico simple.
1.3 Péndulos.
1.4 Oscilaciones amortiguadas.
1.5 Oscilaciones forzadas y resonancia.

UNIDAD No. 2: ONDAS MECÁNICAS
2.1 Tipos de ondas mecánicas.
2.2 Ondas periódicas.
2.3 Descripción matemática de una onda.
2.4 Rapidez de una onda en una cuerda.
2.5 Energía del movimiento ondulatorio.
2.6 interferencia de ondas, condiciones de frontera y Superposición.
2.7 Ondas estacionarias en una cuerda.
2.8 Modos normales de una cuerda.

UNIDAD No. 3: ONDAS SONORAS
3.1 Ondas sonoras: Onda de desplazamiento y onda presión.
3.2 Rapidez de las ondas sonoras.
3.3 Intensidad de las ondas sonoras. Escala decibélica.
3.4 Ondas sonoras estacionarias y modos normales.
3.5 Interferencia de ondas.
3.6 Pulsaciones.
3.7 Efecto Doppler.

UNIDAD No. 4: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
4.1. Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas.
4.2. Ondas electromagnéticas planas.
4.3. Energía de las ondas electromagnéticas.
4.4. Espectro electromagnético.

UNIDAD No. 5: TEMPERATURA y CALOR
5.1. Temperatura, equilibrio térmico y ley cero de la termodinámica.
5.2. Termómetros y las escalas de temperatura.
5.3. Termómetro de gas y la escala Kelvin.
5.4. Expansión térmica.
5.5. Cantidad de calor y calor específico.
5.6. Calorimetría y cambios de fase.
5.7. Mecanismos de transferencia de calor.

UNIDAD No. 6: PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA MATERIA
6.1. Ecuaciones de estado:
Variables de estado - ecuaciones de estado
Ecuación de estado del gas ideal.
6.2. Modelo cinético molecular del gas ideal.
6.3. Calores específicos.
6.4. Calores específicos de los gases.
6.5. Equipartición de la energía.
6.6. Calor específico de un sólido.

UNIDAD No. 7: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
7.1. Sistemas termodinámicos.
7.2. Trabajo al cambiar el volumen.
7.3. Trayectoria entre estados termodinámicos.
7.4. Energía interna y la primera ley.
7.5. Tipos de procesos termodinámicos.
7.6. Energía interna del gas ideal.
7.7. Calores específicos del gas ideal.
7.8. Proceso adiabático del gas ideal.

UNIDAD No. 8: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÀMICA
8.1. Dirección de los procesos termodinámicos.
8.2. Máquinas de calor.
8.3. Motores de combustión interna.
8.4. Refrigeradores.
8.5. La segunda ley de la termodinámica.
8.6. El ciclo de Carnot.
8.7. El ciclo de Carnot y la segunda ley de la termodinámica.

UNIDAD No. 9: INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA CUÁNTICA
9.1. Cuantización de la radiación electromagnética.
Hipótesis de Planck.
El efecto fotoeléctrico.
9.2. El átomo de Bohr.
Modelo Planetario.
Espectros atómicos.
Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno.
Series espectrales del hidrógeno.

8. EVALUACIÓN

Primer parcial: 25%
Segundo parcial: 25%
Tercer parcial: 25%
Examen final: 25%

9. BIBLIOGRAFÍA

Sears-Zemansky-Young-Freedman. Física universitaria. 11 ed. Addison Wesley Longman. Vol. 1. 2004.
Benson Harris. Física Universitaria. Vol. 1.CECSA
Halliday, Resnick, Krane. Física. 5a. ed. México: CECSA. 2002.
Alonso M. y Finn E. Física. México: Pearson Educación. 2000.
Serway- Beichner. Física 5ª ed. México: McGraw-Hill, 2000 Tomo I
Acosta-Cowan, curso de Física Moderna. México: HARLA, 1980
Paul A. Tipler, Physics for scientists and engineers. Fourth Edition. W.H. freeman and company/worth publishers.
James S. Walker. Caos: Un desorden ordenado. Capítulo 12 del texto Tipler Paul. Física Vol. 1 3ra Edición. Editorial Reverté.
Jack L. Filnner. Ondas sísmicas. Capítulo 14 del texto Tipler Paul. Física Vol. 1 3ra Edición. Editorial Reverté..
Láseres. Capítulo 19 del texto Benson, Harris. Física Vol. 2 2da Edición. Editorial CECSA.
Microscopios electrónicos. Capítulo 20 del texto Benson, Harris. Física Vol. 2 2da Edición. Editorial CECSA

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